CMOS功率计算
关键的外卖
CMOS电路有两种状态:CMOS门不是交换,或CMOS门开关。
静态功耗CMOS电路中的功率损失是由于泄漏电流的流动通过晶体管电路时不活跃。
动态功率CMOS电路当它被执行在活跃的操作模式有价值的工作。
CMOS功率消耗的影响因素输入上升时间、输入电压水平,输出负载的影响,功率损耗电容等。
互补金属氧化物半导体技术开发设备的能耗降到最低,从而提高其可靠性。然而,包括CMOS技术在其他技术并不能保证低功耗。有必要了解CMOS功率计算和影响因素CMOS功率。
一些影响因素互补金属氧化物半导体电力消耗是输入上升时间、输入电压水平、输出负载效应,功耗电容等。我们将看到不同类型的功耗CMOS和如何执行CMOS功率计算。
互补金属氧化物半导体技术
晶体管的发明后,由于晶体管取代电子管优势像低功耗,体积小,低温操作可能性,快速反应,等。晶体管成为电子电路的构建块,特别是集成电路或芯片。
固态金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是任何芯片的基本元素。通常,集成电路或芯片由负场效电晶体(NMOS)和积极的mosfet (pmo)。
NMOS晶体管的源极和漏极终端严重掺杂砷()或磷(P)。身体是适度与受主离子掺杂的元素,如硼(B),不像NMOS PMOS严重掺杂硼流失和来源。PMOS的主体是适度掺杂P离子。
PMOS和NMOS的结合是强大的,与特征,如静态功耗低,更高的噪声免疫力等等。NMOS和PMOS用于电子电路由于上面提到的特性。当PMOS和CMOS电子电路一起使用,他们被称为互补metal-oxide-semiconductors或CMOS。
CMOS功率计算
CMOS电路有两种状态:
CMOS门不切换。在稳态或静止状态(non-charging状态)。
CMOS门开关。在一个动态的条件(充电状态)。
根据门的操作条件,CMOS电路消耗的力量在两个方面——静态和动态。
静态功耗
在CMOS门不是静态或稳态条件转换,所有输入保持有效的逻辑水平,non-charging电路。电力消耗在这种情况下被称为静态功耗。
否则,静态功耗CMOS电路中的功率损失是由于泄漏电流的流动通过晶体管电路时不活跃的操作。
P静态= Vcc*我cc(1)
Vcc是逻辑集成电路的电压和我吗cc是集成电路的静态电流给定的数据表。
动态功率
当CMOS与门开关动态条件,所有输入改变逻辑水平和电路的充电状态。电力消耗在这种情况下被称为动态功耗。电容的充电和放电输出负载,这是常见的逻辑电路,使动态功耗。
否则,电力消耗的动态功率CMOS电路时,它在活跃的操作模式执行有用的工作。
动态功率分岔
的动态功耗CMOS电路可能是由于两个条件:
开关电源 |
消散的时候切换活动发生在节点。 |
短路功率 |
CMOS电路消耗的NMOS和PMOS晶体管期间进行电流信号转换。 |
开关电源:逻辑状态的变化使得切换活动(SA)。电路节点的概率逻辑状态之间切换1和0都可以视为交换活动。开关电源P切换高,随着CMOS电路高频开关。高和低之间的切换逻辑增加,进而增加了活动因素或交换活动。
P切换= f西南* Cl* Vcc2(2)
f西南开关频率和C吗l是动态有效电容。
短路功率:同时PMOS和NMOS晶体管切换或进行短时间的时候改变其状态的逻辑。同时PMOS和NMOS使的条件CMOS电路短路短时间,导致短路功率用P短路。
P短路= TSC*我峰* Vcc
Tscshortcut-circuit时间我吗峰峰值电流。
考虑到动态功率的一部分,它可以在数学上表示为:
P动态= P切换+ P短路(4)
总CMOS功率计算
CMOS总功率是静态功耗和动态能力的总和。CMOS电路的总功率可以数学表示如下:
P总= P静态+ P动态(5)
P总是总CMOS功率,P静态静态功率消耗的CMOS, P动态是由CMOS动态功率消耗。
在计算CMOS功率时,电容的影响在切换影响动态功率的值和增加了功耗。在大多数情况下,CMOS功率计算电容的测量需要。节奏OrCAD可以帮助你在计算集成电路或芯片的功耗。
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